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1.何為高分子化學(xué)
顧名思義,高分子就是相對分子質(zhì)量很高的分子,它是高分子化合物的簡稱。高分子化合物,又稱聚合物或高聚物,是結(jié)構(gòu)上由重復(fù)單元(低分子化合物—單體)連接而成的高相對分子質(zhì)量化合物。高分子的相對分子質(zhì)量非常的大,小到幾千,大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時將相對分子質(zhì)量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學(xué)作為化學(xué)的一個分支,同樣也是從事制造和研究分子的科學(xué),但其制造和研究的對象都是大分子,即由若干個原子按一定規(guī)律重復(fù)地連接成具有成千上萬甚至上百萬質(zhì)量的、最大伸直長度可達(dá)毫米量級的長鏈分子,稱為高分子、大分子或聚合物。
2.高相對分子質(zhì)量與高強(qiáng)度
相對分子質(zhì)量和物質(zhì)的性質(zhì)是密切相關(guān)的,是決定物質(zhì)性質(zhì)的一個重要因素。只有相對分子質(zhì)量高的化合物才有一定的機(jī)械力學(xué)性能,才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直鏈的烷烴化合物,但是分子量變化很大,其機(jī)械力學(xué)性能因而也有極大的區(qū)別。
3.高分子科學(xué)的主要內(nèi)容
既然高分子化學(xué)是制造和研究大分子的科學(xué),對大分子的反應(yīng)和方法的研究,顯然是高分子化學(xué)最基本的研究內(nèi)容。高分子科學(xué)不僅是研究化學(xué)問題,也是一門系統(tǒng)的科學(xué)。高分子科學(xué)的主要內(nèi)容有:如何將低分子化合物連
接成高分子化合物,即聚合反應(yīng)的研究。高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系。不同性質(zhì)的高分子,其結(jié)構(gòu)必然是不同的。為了得到不同性質(zhì)的高分子,就要去合成具有特殊結(jié)構(gòu)的高分子。
二、高分子材料化學(xué)的應(yīng)用
材料是人類社會文明發(fā)展階段的標(biāo)志,是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。它是指經(jīng)過某種加工,具有一定結(jié)構(gòu)、組分和性能,并可應(yīng)用于一定用途的物質(zhì)。上世紀(jì)半導(dǎo)體硅、高集成芯片、高分子材料的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用,把人類由工業(yè)社會推向信息和知識經(jīng)濟(jì)社會??梢哉f某一種新材料的問世及其應(yīng)用,往往會引起人類社會的重大變革,材料是人類文明的重要標(biāo)志。如果說現(xiàn)在人人離不開高分子材料,家家離不開高分子材料,處處離不開高分子材料,是一點也不過分的。高分子化合物的最主要的應(yīng)用是以高分子材料的形式出現(xiàn)的,高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統(tǒng)合成材料,另外許多精細(xì)化工材料也都是高分子材料。
第一,塑料:一類是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等;另一類叫工程塑料,其強(qiáng)度大,如汽車零部件、保險杠、洗衣機(jī)內(nèi)的滾筒、電器的外殼等。
第二,纖維:人們開發(fā)出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物,通過不同的加工,生產(chǎn)出了各種纖維制品,極大地滿足著人類的需要。
第三,橡膠:天然橡膠的種類和品質(zhì)都受到很大的限制,于是科學(xué)家們不斷開發(fā)出了各種人造橡膠,如丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。
第四,精細(xì)化工:比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產(chǎn)品,如家具漆、內(nèi)外墻乳膠漆、汽車漆、飛機(jī)漆等。女孩子用的指甲油,使牙齒變白的增白劑也都是涂料。還有萬能膠、建筑用膠、醫(yī)用膠、結(jié)構(gòu)膠等黏合劑,以及各種吸水樹脂等都是高分子產(chǎn)品。三、高分子化學(xué)與高科技的結(jié)合
當(dāng)今社會,人們將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。自從合成有機(jī)高分子材料的那一天起,人們始終在不斷地研究、開發(fā)性能更優(yōu)異、應(yīng)用更廣泛的新型材料,來滿足計算機(jī)、光導(dǎo)纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機(jī)械工業(yè)等尖端技術(shù)發(fā)展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發(fā)展,出現(xiàn)了許多產(chǎn)量低、價格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。
隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現(xiàn)出來,如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫(yī)用材料、光敏材料、非線性光學(xué)材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領(lǐng)域,下面簡單介紹特種高分子材料:功能高分子是指當(dāng)有外部刺激時,能通過化學(xué)或物理的方法做出相應(yīng)反應(yīng)的高分子材料;高性能高分子則是對外力有特別強(qiáng)的抵抗能力的高分子材料。它們都屬于特種高分子材料的范疇;特種高分子材料是指帶有特殊物理、力學(xué)、化學(xué)性質(zhì)和功能的高分子材料,其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料(化學(xué)纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑)的范疇。
第一,力學(xué)功能材料:強(qiáng)化功能材料,如超高強(qiáng)材料、高結(jié)晶材料等;)彈材料,如熱塑性彈性體等。
第二,化學(xué)功能材料:分離功能材料,如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡(luò)合物等;反應(yīng)功能材料,如高分子催化劑、高分子試劑;生物功能材料,如固定化酶、生物反應(yīng)器等。
第三,生物化學(xué)功能材料:人工臟器用材料,如人工腎、人工心肺等;高分子藥物,如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農(nóng)藥等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。
可以預(yù)計,在今后很長的歷史時期中,特種與功能高分子材料研究將代表了高分子材料發(fā)展的主要方向。
四、高分子化學(xué)的可持續(xù)發(fā)展
研究高分子合成材料的環(huán)境同化,增加循環(huán)使用和再生使用,減少對環(huán)境的污染乃至用高分子合成材料治理環(huán)境污染,也是21世紀(jì)中高分子材料能否得到長足發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。比如利用植物或微生物進(jìn)行有實用價值的高分子的合成,在環(huán)境友好的水或二氧化碳等化學(xué)介質(zhì)中進(jìn)行化學(xué)合成,探索用前面提到的化學(xué)或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子,以及用合成高分子來處理污水和毒物,研究合成高分子與生態(tài)的相互作用,達(dá)到高分子材料與生態(tài)環(huán)境的和諧等。顯然這些都是屬于21世紀(jì)應(yīng)當(dāng)開展的綠色化學(xué)過程和材料的研究范疇。
參考文獻(xiàn):
[1]馮新德.展望21世紀(jì)的高分子化學(xué)與工業(yè)[J].科學(xué)中國人,1997,(11)
教學(xué)方法
項目課程的教學(xué)組織過程中各項目的工作任務(wù)均以認(rèn)知相應(yīng)的實訓(xùn)場地作為起始,培養(yǎng)學(xué)生營造規(guī)范、整潔的工作環(huán)境和科學(xué)的工作素養(yǎng)。繼而學(xué)習(xí)相應(yīng)的測試儀器并完成儀器操作技能的訓(xùn)練,同時理論實踐相融解決工作任務(wù)的問題、難題,然后擬定實驗實施方案,完成測試工作。第一次課的教學(xué)首先向同學(xué)們介紹建材化學(xué)分析項目課程性質(zhì)、定位標(biāo)準(zhǔn),從專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)入手,讓學(xué)生了解與本課程相關(guān)的工作崗位及工學(xué)結(jié)合的課程特色。從知識能力、職業(yè)素養(yǎng)多方面讓學(xué)生認(rèn)識課程的設(shè)計和培養(yǎng)目標(biāo)。了解課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點和難點,知曉課程的過程考核方式。然后讓學(xué)生們例舉出質(zhì)量優(yōu)劣的建材與生活的密切關(guān)系,教師利用多媒體演示國外罕見的特大建筑事故。如:巴黎的夏爾─戴高樂飛機(jī)場倒塌事故,是因為部分水泥質(zhì)量低劣,拱頂穿孔造成混凝土質(zhì)量逐漸退化所致。還要向同學(xué)展望建材的發(fā)展前景,如:奇特功能水泥、透明水泥及其功能的研發(fā)等。拉近學(xué)生與該課程的距離。另外利用多媒體,帶領(lǐng)學(xué)生到施工工地實驗室,參觀建材檢測工作崗位化驗人員的工作過程(如:路面建材實驗室中化驗員如何對路基材料石灰石的化學(xué)分析等)。通過范例,讓學(xué)生了解與本課程相關(guān)的工作崗位,消除學(xué)生的畏難情緒,使學(xué)生帶著好奇心、充滿著信心,開始建材化學(xué)分析課程的學(xué)習(xí)。課后,讓學(xué)生寫出對第一次課的感想,寫出自己存在的疑惑。教師通過第一次課后的作業(yè)批改,了解學(xué)生的心態(tài),做到有的放矢的教與學(xué)?;炯寄艿慕膛c學(xué)對學(xué)生進(jìn)行基本實驗方法和操作技能的培養(yǎng),是建材化學(xué)分析實踐教學(xué)中重要的教學(xué)目的之一。根據(jù)本課程的工作任務(wù)與職業(yè)能力分析,使學(xué)生會操作常規(guī)分析儀器、設(shè)備,學(xué)會化學(xué)成分檢測方法,必須完成若干個學(xué)習(xí)型工作任務(wù)(見表1中項目一、項目二)。學(xué)習(xí)型工作任務(wù)教學(xué)做的教與學(xué)過程:第一步,借助多媒體演講儀器及操作技能、檢測原理;第二步,教師邊講邊演示給學(xué)生,同時設(shè)計問題與學(xué)生互動;第三步,指導(dǎo)學(xué)生教學(xué)練做完成學(xué)習(xí)型工作任務(wù)。在完成工作任務(wù)的過程中,通過小組團(tuán)隊的合作,增強(qiáng)了學(xué)生的積極主動性。例如:檢測水泥化學(xué)成分Cl-含量的教學(xué)做,必須先教會學(xué)生掌握沉淀滴定方法和操作技能,再教會學(xué)生配制、標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液以及檢測Cl-的方法原理及要點。在此基礎(chǔ)上,學(xué)生根據(jù)要求自行選用或設(shè)計檢測方案并完成工作任務(wù)。3.3建材化學(xué)組分檢測的教學(xué)做在課程的組織與實施過程中,設(shè)計若干個綜合任務(wù)(如表2中項目三)。例如高效減水劑中甲醛含量的測定,即混凝土外加劑原材料的檢驗的教學(xué)做:在教與學(xué)過程中,教師應(yīng)創(chuàng)造各種條件和形式開展學(xué)生間的交流、師生間的互動。要求學(xué)生認(rèn)真觀察實驗現(xiàn)象、做好實驗結(jié)果的記錄與分析,鼓勵學(xué)生運(yùn)用口頭、書面、討論各種形式進(jìn)行交流。在學(xué)生之間營造積極活躍的氣氛,培養(yǎng)學(xué)生提出質(zhì)疑。引導(dǎo)學(xué)生放棄錯誤觀點,接受科學(xué)合理的解釋。
構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)平臺輔助教學(xué)
建立建材化學(xué)分析項目課程網(wǎng)站,為學(xué)生提供建材化學(xué)分析教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺。將該項目課程的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)大綱、電子教案、習(xí)題庫以及建材化學(xué)分析相關(guān)的網(wǎng)站,以網(wǎng)絡(luò)的形式提供給學(xué)生,用于增大教學(xué)信息量,便于學(xué)生復(fù)習(xí)和歸納課堂所講授的內(nèi)容,起到助教輔學(xué)的作用。利用多種現(xiàn)代教學(xué)手段,尤其是使用多媒體教學(xué)課件和錄像等。課件內(nèi)容精練、形象直觀,可明顯提升教與學(xué)效果,通過ppt、flash等教學(xué)手段,增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識,使抽象理論知識具體化、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外,積極利用電子書籍、期刊、數(shù)字圖書館等各大網(wǎng)站等網(wǎng)絡(luò)資源,讓教學(xué)內(nèi)容從單一化向多元化轉(zhuǎn)變,使學(xué)生專業(yè)知識和職業(yè)技能的拓展得以實現(xiàn)。
1地質(zhì)礦物化學(xué)分析的基本原則與工藝
1.1地質(zhì)礦物化學(xué)分析的技術(shù)選取原則
對于探究地質(zhì)礦物化學(xué)元素的分析工作而言,在選擇巖石層的具體類型上需要進(jìn)行一定的界定。比如在不同密度的巖石礦物儲層的化學(xué)元素分析過程中,由于其在資源的儲存和分布上都較為豐富,但如果開發(fā)與后期評析環(huán)節(jié)操作不當(dāng),則會造成資源的大量流失與浪費(fèi)。因此在選擇地質(zhì)礦物化學(xué)分析技術(shù)的過程中需要按照以下原則。
首先,通過地質(zhì)礦物化學(xué)分析技術(shù)來探究儲層中的非均質(zhì)性效果與儲層涵蓋的化學(xué)性質(zhì),那么針對巖石結(jié)構(gòu)應(yīng)該具備良好的增產(chǎn)潛力,并能夠滿足地質(zhì)礦物分析的可供開采量;其次,地質(zhì)礦物化學(xué)分析工作自身要具備充足的能力積累與能量基礎(chǔ),使用的化學(xué)元素分裂技術(shù)系數(shù)要滿足0.8MPa/100m以上標(biāo)準(zhǔn)的地質(zhì)礦物儲層;最后,水驅(qū)單元內(nèi)部的雙向或者多項流柱能夠準(zhǔn)確對應(yīng),才能夠精準(zhǔn)的滿足巖石體的非均質(zhì)性、化學(xué)元素的測量要求。
1.2地質(zhì)礦物化學(xué)分析應(yīng)用的技術(shù)工藝
第一,壓裂設(shè)計模擬工藝。在地質(zhì)礦物巖石層進(jìn)行分段性化學(xué)分析與改造的過程中,針對地質(zhì)礦物化學(xué)的分析工作,要以優(yōu)化射孔原則為基準(zhǔn),精確排量與摩擦、阻力之間的遞進(jìn)關(guān)系,以此來根據(jù)不同排量的標(biāo)準(zhǔn)選擇不同的孔眼保持穩(wěn)定的摩阻性。從而分析巖石層中蘊(yùn)含化學(xué)元素的總量與分量比。壓裂設(shè)計模擬工藝能夠起到支撐井口的作用,并保證了地質(zhì)礦物化學(xué)元素的取量長度適中,從而有效測量出地質(zhì)礦物化學(xué)元素中的化學(xué)含性量指標(biāo)以及密度指標(biāo)等。
第二,組合陶粒工藝。將直徑微小且適當(dāng)?shù)奶樟7胖迷诘刭|(zhì)礦物巖石層中的地層,以此來作為終端支撐載體,發(fā)揮良好的穩(wěn)定性作用,同時也保證了之后的陶粒能夠有效進(jìn)入。再將直徑中等且適當(dāng)?shù)牡V物陶粒放置在地質(zhì)礦物巖石層的中部,并與總體的巖石縫與化學(xué)元素定量位置保持水平平衡,該部位的陶粒起到重要的全體控制與支撐作用。利用這樣的陶粒組合作為壓裂井的有效支撐,起到壓裂縫穩(wěn)定的作用,以此便能夠從更為精確的狀態(tài)下分析儲層的非均質(zhì)性與化學(xué)元素量性分析之間的對應(yīng)關(guān)系,即儲層非均質(zhì)性的橫切變化值與豎切變化值對地質(zhì)礦化學(xué)元素的影響都有所不同。
第三,高砂比壓裂工藝。從該工藝的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看比較簡單明了,通過利用井內(nèi)的高砂密度比,來促使壓裂井內(nèi)部空間密閉完好,并保持穩(wěn)定的封閉狀態(tài),以此為礦物巖石體的改造工作保持了良好的暢通性。同時使內(nèi)部高砂密度保持大于10kg/m3的壓裂狀態(tài),能夠使巖石層的總體開發(fā)節(jié)奏更加穩(wěn)定,提高巖石礦物低滲透儲層的化學(xué)元素測量效果。
2地質(zhì)礦物化學(xué)分析的基本流程分析
針對地質(zhì)勘探工作來說,良好的技術(shù)與規(guī)范的流程是實地操作與探測活動的基本準(zhǔn)則,不僅要以勘探工作不破壞生態(tài)環(huán)境為根本,同時更要保證實地活動的安全性。為了進(jìn)一步剖析巖石層中地質(zhì)礦物涵蓋的化學(xué)元素,下面站在地質(zhì)礦物化學(xué)分析的角度,針對化學(xué)分析的具體操作流程進(jìn)行展開討論。
2.1試樣的提取與初步加工
在選擇不同范圍、不同區(qū)域的巖石地質(zhì)礦物層時,對試樣的提取環(huán)節(jié)要盡可能具備全面性與代表性。對每個含有典型特點的礦物層進(jìn)行抽樣提取試樣,避免密度過大及過小的巖石區(qū)域范圍。同時,在對提取試樣進(jìn)行初步加工時,采用符合等級標(biāo)準(zhǔn)的礦芯與巖芯,減少對試樣的磨損與外界影響。
2.2開展定性與半定量分析
為了更好的研究巖石層中的地質(zhì)礦物化學(xué)元素,利用定性半定量結(jié)合的方式對其進(jìn)行含量的綜合化驗與分析。由于定性分析具備良好的速度性,而半定量分析方法又能保障分析結(jié)果的穩(wěn)定性,從而采取二者融合的方式進(jìn)行試樣的分析,使化學(xué)分析的結(jié)果更為準(zhǔn)確、科學(xué)。
2.3測定方法的選擇
在地質(zhì)礦物化學(xué)分析的測定方法選擇中,需要建立在定性與半定量分析結(jié)果的基礎(chǔ)上,對各項化學(xué)元素指標(biāo)的高低進(jìn)行綜合測評,來保證化學(xué)共存元素的全面分析。那么在針對巖石層中化學(xué)含量較高的待測元素類型來說,容量法與重量法會更加適合,由于容量法與重量法能夠從化學(xué)元素自身的根本性質(zhì)出發(fā),從巖石層總體與化學(xué)元素個體的角度進(jìn)行具體性測定,有利于保證高含量化學(xué)元素含量的基本值與測后值之間差異性的最小化。那么針對巖石地質(zhì)礦物層中含量較低的化學(xué)元素而言,可以通過采取比色法來進(jìn)行測定,能夠更加精準(zhǔn)確定化學(xué)元素的性質(zhì)與細(xì)微含量,同時也保持共存元素之間的形態(tài)不被破壞和改變。
2.4擬定分析方案
在擬定分析方案的環(huán)節(jié)中,是根據(jù)不同分析結(jié)果與測定結(jié)果進(jìn)行集中性評估,從而模擬具備完整性與科學(xué)性的具體方案。在擬定方案的環(huán)節(jié)中,不僅需要相關(guān)工作人員具備良好的專業(yè)素質(zhì),同時更要對各個化學(xué)元素的基本特性都要清晰地掌握,站在精準(zhǔn)度第一要把握的原則上進(jìn)行方案的設(shè)計,一旦發(fā)現(xiàn)不合理現(xiàn)象時要及時排除,從而保障方案擬定結(jié)果的準(zhǔn)確性。
2.5分析結(jié)果審查
當(dāng)基本方案已經(jīng)模擬成功后,需要對整個流程的分析結(jié)果進(jìn)行全面考察與的復(fù)審,這對整個地質(zhì)礦物化學(xué)分析工作具備很重要的實用意義。通過找出某個具體化學(xué)元素測量指標(biāo)不符合常理的標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
本人長期為事業(yè)默默無聞地探索著,為了社會的發(fā)展,國家的進(jìn)步,始終以那種艱苦奮斗,自強(qiáng)不息的精神無私地奉著,并在本崗位上取得了令人矚目的成就。受到了上級領(lǐng)導(dǎo)和同志們的好評。近幾年來,先后發(fā)表多篇文章,其中“運(yùn)用檢測手段分析降低原料消耗增加企業(yè)利潤的途徑”獲省級一等獎;“淺議烤煙四十級標(biāo)準(zhǔn)煙葉的化學(xué)成份與煙葉質(zhì)量的相關(guān)性”獲省級二等獎等。最近“淺談煙葉主要化學(xué)成份與卷煙配方的相互關(guān)系”一文刊載在《中國發(fā)展探索世紀(jì)優(yōu)秀文庫》一書中,并獲一等獎。由于自己在平時工作中不斷努力,通過了高級化驗員考核,并取得了合格證書。自學(xué)了科技日語并達(dá)到一定水平,學(xué)習(xí)了計算機(jī)技術(shù)及各儀器的操作技術(shù)。結(jié)合平時的工作實際寫出論文10余篇,其中多篇獲獎。
在平時工作中,個人尊重科學(xué)、尊重實踐、努力探索本行業(yè)新路子,自己的勞動也得到了社會的承認(rèn)。
煙葉的主要化學(xué)成份是決定煙葉內(nèi)在品質(zhì)的因素之一?,F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)煙葉和煙氣中各種化學(xué)成分已達(dá)5259種。長期以來國內(nèi)外的煙草科研工作者,均想從煙草化學(xué)上來探索出一種用化學(xué)成份表示煙草質(zhì)量的方法。近幾年來,隨著化學(xué)分析技術(shù)的提高和現(xiàn)代化的分析儀器的應(yīng)用,只能夠說明煙草的主要化學(xué)成份對其質(zhì)量的影響,但還不能完全用化學(xué)成份的含量來表示煙草在“吃味”、“香氣”方面的特性。
從長遠(yuǎn)來說,對煙草所含更多的化學(xué)成份的探討還是一個任重而道遠(yuǎn)的長期研究課題。從目前卷煙生產(chǎn)對煙葉的要求來看,我們必須掌握煙葉的主要化學(xué)成份和特性以及對煙草質(zhì)量產(chǎn)生的影響,為設(shè)計卷煙配方提供參考。
一、煙葉的主要化學(xué)成份及特性
1.碳水化合物
煙葉中的碳水化合物有可溶性的糖和不可溶性的多糖。
(l)可溶性糖有單糖和雙糖。煙葉中的葡萄糖和果糖屬于單糖,蔗糖和麥芽糖屬于雙糖。因為葡萄糖分子結(jié)構(gòu)中含有醛基(-CHO)又稱醛糖,果糖分子中含有酮基(-C=O)也稱為酮糖,醛基和酮基在堿性溶液中都能還原酒石酸銅,所以在煙草化學(xué)分析中,用這一性質(zhì)來檢測煙葉中單糖含量,烤煙單糖含量一般在10%—25%之間,單糖含量的高低是衡量煙葉優(yōu)劣的重要因素。
雙糖屬非還原性糖,只有在酸性條件下水解成單糖之后,才能與酒石酸銅在堿性溶液中發(fā)生還原反應(yīng)。
(2)不溶性的多糖屬于高分子碳水化合物,煙葉中的多糖包括淀粉、纖維素和果膠等,多糖與單糖雙糖不同,它即不溶于水,也無還原能力,但在酸性條件下和酶的作用也能水解成單糖,但數(shù)量很少,所以在煙葉中起的作用也較少。淀粉在成熟的煙葉中的含量為10%—30%,在于制和發(fā)酵過程中轉(zhuǎn)化為單糖、雙糖及糊精,所以為提高煙葉內(nèi)在質(zhì)量,煙葉發(fā)酵是一個重要步驟,發(fā)酵技術(shù)的高低直接影響淀粉的轉(zhuǎn)化率。
纖維素是構(gòu)成煙葉細(xì)胞組織和骨架的基本物質(zhì),煙葉中含纖維素的量一般在11%左右,它隨著煙葉等級的下降而增加。
果膠在煙葉中含量為12%左右,果膠影響煙葉的彈性韌性等物理性能,由于果膠的存在,當(dāng)煙葉含水份多時煙葉的彈性韌性就增大,含水少時就發(fā)脆易碎,果膠分子結(jié)構(gòu)中還含有甲醇,影響煙草吃味,因果膠分子易水解,煙葉在發(fā)酵過程中在酶的催化下,果膠發(fā)生水解便可除掉甲醇,提高煙葉質(zhì)量。
2.含氮化合物
煙葉含氮化合物較多,主要有蛋白質(zhì)、煙堿和游離堿。
(1)蛋白質(zhì):煙葉中的蛋白質(zhì)對煙葉質(zhì)量影響較大,在燃燒時產(chǎn)生一種臭雞蛋味,其含量在5%—15%之間,蛋白質(zhì)中氮元素的平均含量為16%,在檢測煙葉化學(xué)成份時不直接檢測蛋白質(zhì),而是通過測得的氮元素來換算出蛋白質(zhì)含量,從煙株部位來看,中部煙葉含量低于上部煙葉.它隨著煙葉等級的下降而增加,以頂葉含量最高。
(2)煙堿:煙草之所以能區(qū)別于其他植物主要是因為含有煙堿,烤煙含煙堿在0.5%-3%,而晾曬煙含量在5%以上,從煙株部位來看,上部煙葉含量最高。煙堿容易和酸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),與草酸、檸檬酸作用,生成草酸鹽和檸檬酸鹽,與硅鎢酸作用生成煙堿硅鎢酸的白色沉淀,用此法可檢測煙葉中煙堿含量。在50℃左右煙堿與水反應(yīng)生成水合物,并具有和水蒸氣共同揮發(fā)而不分解的特性,利用此性質(zhì)可提取煙堿。
(3)游離堿:煙葉中還有一種游離堿,雖然含量很低,但對卷煙質(zhì)量影響很大,卷煙在燃燒時,揮發(fā)堿受熱進(jìn)入煙氣中,對人的感官產(chǎn)生一種辛辣刺激,但煙氣中還必須有一定量的揮發(fā)堿,用以中和酸度較大的煙氣,使煙氣豐滿,吸食后感到舒適。
3.有機(jī)酸
煙葉甲含有機(jī)酸在200多種以上,大部分為二元酸和三元酸,其中以檸檬酸、蘋果酸、草酸、琥珀酸含量最多,這四種酸占煙葉中的有機(jī)酸的70%,雖然含量高但不是揮發(fā)酸,所以對卷煙香氣元明顯影響,但對卷煙的吸食品質(zhì)影響較大。它可增用煙氣酸性,中和游離堿降低煙氣的辛辣、嗆喉現(xiàn)象,使煙氣變得甜潤舒適,所以在卷煙生產(chǎn)中,經(jīng)常加入有機(jī)酸來調(diào)整卷煙吸味品質(zhì),尤其對用那些含糖量低,含氮量較高的煙葉,在生產(chǎn)中加適量有機(jī)酸更為重要。
4.礦物質(zhì)
煙葉中的礦物質(zhì)種類繁多,一般含量為10%上下,從煙株的部位來分,以下部煙葉含量較高,其中對煙草影響較大的有鉀和氯。
煙葉含鉀高則燃燒性和陰燃持火力都較強(qiáng),煙灰也好。氯離子在煙葉中含量高低,直接影響煙草的燃燒性,若含量在1%以下可使煙草柔軟減少破碎,若超過1%則燃燒性較差,當(dāng)氯離子達(dá)到1.5%以上時煙草就熄火,以上是一種概括的說法,確切的說要看鉀氯比值,二者比值在4以上燃燒性就好;陰燃持火力強(qiáng),若在2以下則煙草熄火,所以應(yīng)把鉀氯比調(diào)制到適當(dāng)?shù)谋壤?/p>
二、煙葉的主要化學(xué)成份對卷煙質(zhì)量的影響
卷煙質(zhì)量分外在質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量,外在質(zhì)量是指卷煙各種物理性能指標(biāo),如硬度、吸阻、重量等,這些指標(biāo)受卷煙生產(chǎn)過程各個環(huán)節(jié)的影響。內(nèi)在質(zhì)量是卷煙在燃燒后,所產(chǎn)生的煙氣中的各種化學(xué)成份含量及比例關(guān)系,對人的感官產(chǎn)生的各種感覺的一個總的反映。近一二十年來煙草企業(yè)都將煙氣分析做為衡量卷煙質(zhì)量的重要依據(jù),卷煙煙氣的質(zhì)量優(yōu)劣主要是由煙葉所含的主要化學(xué)成份及比例關(guān)系的協(xié)調(diào)性決定的,所以在設(shè)計卷煙配方時,煙葉的主要化學(xué)成份指標(biāo).是選評煙葉優(yōu)劣,確定各等級煙葉比例及卷煙煙氣質(zhì)量的重要依據(jù)。
為了設(shè)計出一個優(yōu)質(zhì)卷煙產(chǎn)品或保持卷煙內(nèi)在質(zhì)量的穩(wěn)定,就應(yīng)以煙葉的主要化學(xué)成份為依據(jù),結(jié)合配方師的經(jīng)驗來設(shè)計卷煙配方。
1.總糖量對卷煙質(zhì)量的影響
煙葉的含糖量一向被認(rèn)為是體現(xiàn)卷煙良好吃味的重要標(biāo)志,在一定的幅度范圍內(nèi),含糖量高則卷煙的品質(zhì)好,由于糖在燃燒后產(chǎn)生的煙氣呈酸性,可以中和煙氣中的游離堿(氨),消除煙氣產(chǎn)生的辛辣和嗆喉的刺激。
煙葉中的蛋白質(zhì)對卷煙是一種不利因素,燃燒后產(chǎn)生一種使人不愉快的氣味,為了調(diào)節(jié)好煙氣,蘇聯(lián)專家施本克教授尋找了用糖和蛋白質(zhì)的比值來說明卷煙吸味品質(zhì)和
煙葉品質(zhì),
稱之為施木克值,比值高表明卷煙含糖量高,含蛋白質(zhì)低,卷煙檔次高品質(zhì)好。
糖的存在對卷煙質(zhì)量起到一定的作用,但不能認(rèn)為糖是決定卷煙質(zhì)量的決定性因素,更不能認(rèn)為煙葉含糖越高越好,蛋白質(zhì)含量越低越好,各自應(yīng)有一個適宜范圍,糖一般在18%—25%為佳,蛋白質(zhì)一般在5%—10%為好。而且兩者應(yīng)有一個比較適宜的比例關(guān)系,所以施木克值也不是越高越好,一般掌握在2~3之間比較適宜。糖是卷煙的有利因素,但在卷煙中不能單獨(dú)發(fā)揮其作用,還必須和煙堿協(xié)調(diào)起來,才能使煙氣豐滿、醇和、吃味甜潤、舒適。若糖高煙堿低煙氣無勁頭,吸味平淡,香氣不足吸食后不過癮;若煙堿高糖低,煙氣勁頭大、不醇和、吸后無舒適感。為此國內(nèi)外的卷煙配方師們,又在長期的研究和實踐中,尋找出糖和煙堿適宜的比例關(guān)系,稱為糖堿比值,此值一般在10:1—15:1為準(zhǔn)。
2.煙堿含量對卷煙質(zhì)量的影響
煙堿俗稱尼古丁,是煙草特有的植物堿,是影響煙葉質(zhì)量的重要化學(xué)成份,具有產(chǎn)生興奮的刺激作用,同時也是卷煙產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的主要標(biāo)志,所以控制卷煙產(chǎn)品中的煙堿含量是卷煙質(zhì)量的一項重要指標(biāo)。
配方師在選擇煙葉擬定配方時,必須掌握住各等級煙葉的煙堿含量和配方煙絲中的煙堿含量,一般要求煙堿含量控制在1.2%—2.2%之間比較適宜,但這不是硬性規(guī)定,配方師可根據(jù)設(shè)計產(chǎn)品的需要和當(dāng)?shù)叵M(fèi)者的口味來確定煙堿的高低。
現(xiàn)在卷煙生產(chǎn)方向為中焦油和低焦油卷煙,但降低焦油的同時煙堿也會降低。配方師必須采取措施保證煙堿在低焦油卷煙中的含量,或者說煙破和焦油之間要有一個適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系。經(jīng)研究和實踐認(rèn)為10:1至15:1適宜,也就是說每支煙含焦油10~15毫克含煙堿1毫克,配方師在設(shè)計卷煙配方時應(yīng)特別重視這個比例關(guān)系,而且要保持它的穩(wěn)定性。
煙葉除了煙堿外,還含有一種揮發(fā)堿(游離態(tài)煙堿)它的含量高低不決定煙的勁頭,而決定煙氣是否辛辣、嗆喉。為了控制揮發(fā)堿的含量,引用了一個尼古丁值來表示,此值是煙葉中的總煙堿被總揮發(fā)堿除所得的商值,稱尼古丁值,此值越大表明揮發(fā)堿含量低,煙氣就顯得舒適平和,此值越小煙氣就越加辛辣、嗆喉,由此可見尼古丁值與卷煙質(zhì)量呈正相關(guān)系,在一定范圍內(nèi)此值越高,卷煙檔次越高質(zhì)量越好。
三、加強(qiáng)對煙葉化學(xué)分析,為卷煙配方提供依據(jù)
1.1特殊的教學(xué)對象
1)目前多數(shù)學(xué)生是獨(dú)生子女,自我為中心的意識很強(qiáng),他們渴望成功卻又缺乏吃苦耐勞的精神,心里想學(xué)習(xí)卻又不具備自我約束的能力;2)基礎(chǔ)課程的上課方式多為同專業(yè)、甚至是不同專業(yè)的多個班級的合班課,學(xué)生人數(shù)較多,化學(xué)基礎(chǔ)知識層次不齊,任課教師在課堂上很難做到照顧每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,再加上學(xué)時數(shù)的壓縮,學(xué)生的學(xué)習(xí)效果直接面臨一些困惑和難題:聽課效果不好、抄作業(yè)現(xiàn)象常有發(fā)生、考試結(jié)果不盡如人意、無法與后續(xù)專業(yè)課程銜接等等;3)非化學(xué)專業(yè)學(xué)生對化學(xué)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)較被動,創(chuàng)新的主動性與積極性不強(qiáng)[3].以某高校園藝專業(yè)為例,在大一學(xué)年的第二學(xué)期,“分析化學(xué)”課程往往與英語及一些專業(yè)課程同時開課,相比而言,分析化學(xué)知識零碎,各類公式多,且抽象、難以理解,學(xué)生學(xué)習(xí)起來有枯燥無味之感,普遍反應(yīng)記不住,因而缺乏興趣,積極主動性不高,甚至出現(xiàn)畏懼心理;同時“重專業(yè)知識,輕基礎(chǔ)知識”的現(xiàn)象也普遍存在.因此如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課的興趣與主動性,最大程度地發(fā)揮他們的潛能,是擺在大學(xué)基礎(chǔ)課教師面前的一個新課題.
1.2繁雜的課程內(nèi)容
“分析化學(xué)”學(xué)科在整個學(xué)習(xí)階段起著承上啟下的作用.它由一系列分析方法所構(gòu)成,主要包括化學(xué)分析法和儀器分析法,經(jīng)典的化學(xué)分析法又可分為重量分析法和滴定分析法;儀器分析法主要有光學(xué)分析法、電化學(xué)分析法、色譜分析法等等,其中每一種分析方法因響應(yīng)信號機(jī)制不同還可進(jìn)一步細(xì)分.不同的分析方法具有不同的原理、條件、儀器、特點和適用范圍等,既相互聯(lián)系又各自成體系,涉及的知識很廣,并且還在以日新月異的速度向前發(fā)展,各種新理論、新方法和新技術(shù)層出不窮.因此在這樣的大背景下,如何在“分析化學(xué)”學(xué)科的教學(xué)中營造一種活躍思維、主動學(xué)習(xí)、充分體現(xiàn)學(xué)生主體地位的氛圍,真正地提高課堂的教學(xué)效率,是每一位承擔(dān)這門課程的教師值得思考和探討的問題.
1.3機(jī)械的實驗教學(xué)
在實驗設(shè)計方面,簡單的驗證性實驗多,綜合設(shè)計的研究性實驗較少[4],實驗內(nèi)容不能及時反映分析化學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀與相關(guān)學(xué)科間的滲透交叉,并且多數(shù)實驗都是在教師的“精心安排”下進(jìn)行“照方抓藥”,學(xué)生只需按部就班地跟著教材走就能完成實驗,獨(dú)立思考的機(jī)會不多,嚴(yán)重缺乏在方案設(shè)計、樣品前處理及數(shù)據(jù)處理等方面的創(chuàng)造性鍛煉.在實驗授課方面,多數(shù)實驗課程仍采用傳統(tǒng)的“教師先講解原理———學(xué)生接受,然后動手實驗”的模式.教師“傾囊相授”,希望將所有的知識點都傳授于學(xué)生,但與教師的教學(xué)熱情相反,學(xué)生的積極性卻往往不高,無動于衷,對實驗內(nèi)容的理解與設(shè)計基本依賴于教師的講解,缺乏對未知知識的探求精神以及獨(dú)立進(jìn)行實踐操作的能力.在實驗操作方面,對于移液、稱量等基本操作,雖然教師已詳細(xì)講解并演示,學(xué)生操作仍不規(guī)范,如在減量法稱量時直接用手接觸稱量瓶,未用紙條和紙片;滴定時不注意觀察標(biāo)準(zhǔn)溶液滴落點周圍的顏色變化,卻不時地抬頭觀察滴定管的讀數(shù);未進(jìn)行半滴操作等.還有一些儀器較為精密、貴重,數(shù)量偏少,不能保證每個學(xué)生都能掌握所有實驗細(xì)節(jié),再加上操作步驟較多,一些學(xué)生怕操作不當(dāng)?shù)貌坏嚼硐氲臄?shù)據(jù),只簡單做一些輔助的配合工作,甚至站在旁邊“冷眼觀看”,基本上是學(xué)無所獲.綜上所述,不難看出,目前“分析化學(xué)”實驗教學(xué)相對比較機(jī)械.所以,如何建立新型的分析化學(xué)實驗課程體系,采用新穎的教學(xué)方法,賦予學(xué)生更廣闊、更自主的學(xué)習(xí)空間,使學(xué)生在知識和能力上獲得雙豐收,是一個巨大的挑戰(zhàn).
1.4單一的評價方式
多年來,“分析化學(xué)”課程的考核方式為期末閉卷考試這種單一的考核形式,課程最終成績?yōu)槠谀┛荚嚨木砻娉煽?、實驗成績和平時成績加權(quán)后的總評成績.成績高的學(xué)生可能是“臨時抱佛腳”即考前幾天突擊復(fù)習(xí)的結(jié)果.這種考核方式雖然能較好地考察學(xué)生對“分析化學(xué)”課程基礎(chǔ)知識的儲備情況,卻不能很好地反映出他們綜合分析問題、解決問題的能力.因此,要使學(xué)生的創(chuàng)新能力、綜合運(yùn)用知識能力得到真正的提高,必須要建立一套科學(xué)的評價方式.
2“分析化學(xué)”課程教學(xué)改革的主要措施
2.1激發(fā)學(xué)生興趣
美國教育家杜威指出:教育不是一件“告訴”和“被告訴”的事情,而是一個主動建設(shè)的過程.因此,在教學(xué)過程中應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生的積極性,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣.為此,可采取在傳統(tǒng)授課方式的基礎(chǔ)上,增加圖片、動畫效果、視頻等多樣化的多媒體內(nèi)容幫助學(xué)生理解晦澀難懂的理論內(nèi)容,并注重與相關(guān)學(xué)科之間的銜接與聯(lián)系,適時地把一些化學(xué)史、應(yīng)用實例或社會熱點問題引入課堂,使學(xué)生認(rèn)識到理論源于實踐,又能指導(dǎo)實踐.對于食品類專業(yè)的學(xué)生,在講解色譜分析法時,可介紹2008年我國發(fā)生的非法添加三聚氰胺的毒奶粉事件,進(jìn)而向?qū)W生提出可用高效液相色譜法測定飼料和植物蛋白粉中的三聚氰胺,此外還可介紹引起社會廣泛關(guān)注的二噁英、蘇丹紅、瘦肉精等食品安全事件及奧運(yùn)會期間興奮劑的檢測;針對生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生,在介紹緒論“分析化學(xué)”課程的重要性及應(yīng)用性時,如果只是泛泛地說分析化學(xué)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著非常重要的作用,學(xué)生其實并沒有深刻的體會,這時可列舉在生物大分子研究領(lǐng)域做出重大貢獻(xiàn)而獲得2002年諾貝爾化學(xué)獎的三位分析化學(xué)家約翰•芬恩、田中耕一和庫爾特•維特里希,緊接著介紹分析化學(xué)在他們熟知的領(lǐng)域,如基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)中發(fā)揮的重要作用.這種講授方法不但會使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識到“分析化學(xué)”課程在其所學(xué)專業(yè)的重要地位和作用,而且還能開拓他們的視野,最大程度地激發(fā)他們的求知欲和創(chuàng)新性,進(jìn)而參與到分析化學(xué)的科研工作中來.另一方面,還應(yīng)在現(xiàn)代教學(xué)理論的指導(dǎo)下,以“教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體,并凸顯主體”為研究突破口,發(fā)揮學(xué)生主觀能動性,把教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”統(tǒng)一起來,探索以學(xué)生為主體的教學(xué)模式,改變現(xiàn)在普遍存在的學(xué)生學(xué)得枯燥,教師教得艱難,大家都感到無所適從的局面,以達(dá)到在教學(xué)過程中,學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人,“快樂學(xué)習(xí)”、“學(xué)會學(xué)習(xí)”,最終達(dá)到提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的目標(biāo).例如,在教學(xué)實踐中可采取學(xué)生參與的方式,先由教師提出分析任務(wù),如水環(huán)境中As含量的測定、重要藥物溶菌酶的測定[5]等,學(xué)生依據(jù)興趣自由分組,先完成綜述小論文,再由教師指導(dǎo)討論各種分析方法的優(yōu)缺點.這樣,學(xué)生先是對這些分析任務(wù)產(chǎn)生濃厚興趣,水環(huán)境中As的含量究竟是多少?國家標(biāo)準(zhǔn)允許的含量是多少?經(jīng)常飲用超標(biāo)水,會對當(dāng)?shù)厝?、畜產(chǎn)生怎樣的不良后果?在此基礎(chǔ)上,深刻認(rèn)識到準(zhǔn)確測定的重要性.通過查閱文獻(xiàn)資料,了解到As的測定方法有滴定分析法、原子吸收光度法、電分析方法及紫外-可見吸收光譜法等,最后根據(jù)環(huán)境水樣中As的含量范圍及實驗室現(xiàn)有的儀器資源,確定選用紫外-可見分光光度法.在此過程中,學(xué)生可將課堂中學(xué)到的分析方法的評價指標(biāo)及各種分析方法的原理用于解決實際問題,逐步形成為達(dá)到分析目的而應(yīng)采取的分析化學(xué)專業(yè)思維的方式和方法.
2.2優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
“分析化學(xué)”課程教材難度大、內(nèi)容多、學(xué)時少,因此,教學(xué)改革首先要以優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容為核心,重點突出專業(yè)性和實用性:
1)對課程內(nèi)容進(jìn)一步優(yōu)化和精簡,壓縮同其他基礎(chǔ)課程中相同或相近的內(nèi)容,如氫離子濃度的計算等,這些在普通化學(xué)部分章節(jié)已經(jīng)提到,可略講甚至不講,讓學(xué)生自己去復(fù)習(xí).
2)對于相似的知識點,應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生歸納、比較和觸類旁通的能力.在滴定分析法中,可精講酸堿滴定法,包括滴定分析法的共性(基本原理、滴定曲線、突躍范圍及影響因素、指示劑、終點誤差和應(yīng)用等),然后通過對比和歸納手段,講解配位滴定法和氧化還原滴定法;在講授紫外-可見分光光度法時,可以給學(xué)生列舉蛋白質(zhì)含量測定的光度方法,如考馬斯亮藍(lán)染色法、雙縮脲法(Biuret法),并將這些方法和之前學(xué)習(xí)的凱式定氮法相比較,使學(xué)生了解各種方法的優(yōu)缺點.通過這樣前后知識的貫通融合,達(dá)到了以點帶面、以小見大、觸類旁通的作用,不但大大節(jié)約了課時,也培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力.
3)對于儀器分析內(nèi)容,應(yīng)把握教學(xué)重點,理清知識主線,突出方法間的聯(lián)系與區(qū)別[6].儀器分析的主要內(nèi)容實際上就是響應(yīng)信號與被測物性質(zhì)(與結(jié)構(gòu)有關(guān))、濃度之間的關(guān)系,教師應(yīng)讓學(xué)生徹底理解并掌握“利用峰位置可進(jìn)行定性分析,峰高或峰面積可進(jìn)行定量分析”這一基本規(guī)律.在三大類分析中(包括光譜分析、電分析和色譜分析),利用各自的峰位置可推斷被測物的結(jié)構(gòu)信息,而峰面積或峰高則可以反映被測物的含量或濃度信息.這種講授方法會使學(xué)生對儀器分析知識有一整體性的認(rèn)識,在此基礎(chǔ)上再對不同方法進(jìn)行比較.這樣不僅可以收到較好的教學(xué)效果,還能幫助學(xué)生掌握學(xué)習(xí)知識的方法,最終達(dá)到雙贏的目的.
4)將學(xué)科的前沿發(fā)展動態(tài)引入課堂教學(xué).徐光憲院士指出,應(yīng)把21世紀(jì)分析化學(xué)生龍活虎、立體多維的形象展示給學(xué)生,引起學(xué)生對該課程的極大興趣.因此在實際教學(xué)中,應(yīng)結(jié)合課程進(jìn)度,適度地把學(xué)科最前沿的知識和最新的研究動態(tài)介紹給學(xué)生,注重知識面的補(bǔ)充和延伸.例如,在講解分光光度法時,可引進(jìn)現(xiàn)今發(fā)展最為迅速的碳納米材料.碳材料的基本組成元素雖然相同,但由于這些元素的空間排布不同繼而可形成不同的形態(tài),有零維的碳點、一維的碳納米管、二維的石墨烯等,不同的碳材料在紫外-可見光區(qū)域有不同的吸收峰,根據(jù)吸收峰(尤其是最大吸收波長)的位置可進(jìn)行定性分析,區(qū)分不同的碳材料,根據(jù)吸光度的大小可進(jìn)行定量分析,確定碳材料的濃度或含量.同時可利用透射電鏡、原子力顯微鏡等進(jìn)一步確定碳材料內(nèi)部的精確結(jié)構(gòu),用共聚焦顯微成像儀可觀察其在細(xì)胞內(nèi)的成像情況,為將其進(jìn)一步應(yīng)用在重大疾病的診斷和治療方面提供理論依據(jù).另外,對于現(xiàn)代分析化學(xué)中單細(xì)胞實時分析、單分子檢測等前沿技術(shù),可以專題的形式介紹給學(xué)生.最后,還可以讓學(xué)生通過圖書館的網(wǎng)絡(luò)資源(如中文的CNKI和英文的WebofScience)追蹤相關(guān)領(lǐng)域的最新動態(tài),這樣不僅為課堂注入了新鮮血液,而且能激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)的興趣,有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng).
2.3強(qiáng)化實驗環(huán)節(jié)
“分析化學(xué)”是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,實驗教學(xué)起著課堂教學(xué)不可替代的特殊作用,它不僅能使學(xué)生驗證和鞏固理論知識,而且能培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和解決問題的能力,養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、實事求是的科學(xué)態(tài)度.因此,如何使學(xué)生的實驗效率最大化,用“心”體會實驗內(nèi)容,一直是“分析化學(xué)”教育工作者長期以來不斷追求的目標(biāo).最近幾年,有關(guān)實驗教學(xué)的改革如火如荼,筆者所在的學(xué)校也積極響應(yīng)號召,針對“分析化學(xué)”實驗教學(xué)進(jìn)行改革.
1)在實驗內(nèi)容的安排上,保留具有代表性的經(jīng)典實驗,通過這些實驗的練習(xí),使學(xué)生規(guī)范地掌握基礎(chǔ)實驗的分析方法和操作要領(lǐng).除此之外,增加一些與實際生活有緊密聯(lián)系的綜合設(shè)計性實驗,內(nèi)容的選擇注重各專業(yè)的通用性,如食醋中總酸度的測定、日用衛(wèi)生紙中熒光增白劑的檢測,并讓學(xué)生自行提供樣品.這些實驗很好地鍛煉了學(xué)生在文獻(xiàn)檢索、實驗方案設(shè)計、樣品前處理、儀器操作及用計算機(jī)軟件處理數(shù)據(jù)等方面的能力,大大地提高了學(xué)生的參與感和成就感,全方位地培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng).
2)在實驗講授和學(xué)生的操作訓(xùn)練方面,摒棄教師“一切包辦”的理念和“老師講,學(xué)生聽”的單一模式.對于分析天平、滴定管等常規(guī)儀器,在課前預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上,教師對每一項基本操作技能(包括操作規(guī)范、操作要點和技巧、注意事項及影響實驗成敗的關(guān)鍵因素等)邊講邊示范,讓學(xué)生先在感官上對基本操作技能有初步的印象,然后再通過大量的獨(dú)立操作練習(xí)得以強(qiáng)化;對于一些涉及到精密貴重儀器的實驗內(nèi)容,可采用“虛擬實驗”的方式,通過圖片、視頻等多媒體仿真動畫教學(xué),將儀器工作原理和實驗過程通過三維虛擬動畫的模式直觀展現(xiàn)出來,教師要適時地對操作中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行講解與引導(dǎo),盡可能提示操作可能出錯的地方以及出錯所導(dǎo)致的不良結(jié)果,增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識,減少實驗中由于操作不當(dāng)?shù)仍斐傻牟槐匾膿p失和浪費(fèi).
2.4科學(xué)評價學(xué)生成績
要培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展需要的多元化創(chuàng)新人才,必須要有科學(xué)的評價方式.基于此,要改變以“考試分?jǐn)?shù)論英雄”的做法,強(qiáng)化對學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)能力的評價,構(gòu)建多元評價體系.筆者在授課過程中均采用結(jié)構(gòu)評分來組成課程的總成績,即總成績=平時成績(10%)+實驗成績(30%)+期末考試成績(60%)綜合考察學(xué)生學(xué)習(xí)情況,其中平時成績改變以往所用的點名或簽到次數(shù)計算的方式,而是通過對學(xué)生在課前預(yù)習(xí)、隨堂練習(xí)、課堂討論及課后復(fù)習(xí)的總體表現(xiàn)來確定;實驗成績采用綜合評定標(biāo)準(zhǔn),包括預(yù)習(xí)報告、實驗操作、實驗報告、紀(jì)律清潔四部分,學(xué)生編造實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果的不良風(fēng)氣得以糾正.實踐證明,這種成績評定方式有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情,真實地反映了學(xué)生對“分析化學(xué)”課程“三基”知識的掌握情況,最終達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的.
3結(jié)語
1.1教學(xué)內(nèi)容方面存在的問題
(1)內(nèi)容有重復(fù),滴定分析法篇幅過多,且四大滴定方法分別進(jìn)行介紹。我校分析化學(xué)課程是在無機(jī)化學(xué)之后開設(shè)的,兩門基礎(chǔ)課程在教學(xué)內(nèi)容上存在較多重復(fù),集中表現(xiàn)在對溶液平衡理論的介紹。目前我校分析化學(xué)課程的理論教學(xué)內(nèi)容仍以四大滴定為主,重點介紹了酸堿、絡(luò)合、氧化還原和沉淀四大反應(yīng)的平衡理論及滴定分析法原理。四大滴定分析方法在原理和操作上具有很多共性,僅是化學(xué)反應(yīng)類型不同,分別進(jìn)行介紹,不僅會造成重復(fù),也不利于學(xué)生掌握它們的共性[2]。
(2)樣品采集及預(yù)處理內(nèi)容偏少。分析過程一般可分為樣品采集、樣品預(yù)處理、樣品測定、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果報告五個環(huán)節(jié),試樣的采集與預(yù)處理是分析過程中非常重要和關(guān)鍵的兩個環(huán)節(jié),也是最困難和最復(fù)雜的兩個步驟,它們直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和代表性。隨著分析科學(xué)的快速發(fā)展,分析方法逐步邁向自動化與智能化,試樣的采集與預(yù)處理在分析過程中也變得越發(fā)重要。這部分內(nèi)容偏少不僅會導(dǎo)致學(xué)生分析化學(xué)基礎(chǔ)理論的缺失,不利于其分析問題、解決問題能力的培養(yǎng),也會影響儀器分析課程的學(xué)習(xí)和實驗技能的提高[3]。
(3)儀器分析教學(xué)課時偏少,很多新的儀器分析方法在教學(xué)過程中未能介紹。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,許多新的儀器分析方法不斷涌現(xiàn),并逐步得到推廣與應(yīng)用。雖然化學(xué)分析在分析化學(xué)中仍占有十分重要的地位,但儀器分析方法的發(fā)展,才代表了分析化學(xué)的發(fā)展方向。目前我?;瘜W(xué)分析和儀器分析在教學(xué)時間上仍是各占一半,選用的分析化學(xué)教材內(nèi)容更新較慢,對最新的儀器分析方法的介紹較少。同時,受學(xué)校條件的限制,分析化學(xué)實驗主要以化學(xué)分析實驗為主,儀器分析實驗開設(shè)較少。
(4)“量”的概念未受到足夠重視。“量”不僅關(guān)系到測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實驗操作的規(guī)范性、計算結(jié)果的正確性,更關(guān)系到科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng)與求真務(wù)實的工作態(tài)度。雖然在教學(xué)過程中我們努力向?qū)W生們灌輸了“量”的概念,但仍有部分學(xué)生沒有放在心上,更沒有落到實處。比如,計算結(jié)果及數(shù)據(jù)記錄對有效數(shù)字的保留較隨意;實驗時對測量儀器的選擇不夠合理;實驗操作不規(guī)范等。除上述問題外,分析化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容還存在知識較為陳舊,新理論新方法偏少;無機(jī)分析的內(nèi)容較多,有機(jī)分析和生物大分子分析較少;理論與實際脫節(jié),無法滿足社會對人才的需求等[4]。
1.2教學(xué)方法上存在的問題
(1)課堂教學(xué)過程中,教師為了完成教學(xué)大綱所規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)方法大多以講授為主,重視知識的傳授,但卻忽視了學(xué)生對知識的接受能力,抑制了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維能力和實踐動手能力的培養(yǎng)。
(2)教學(xué)活動安排不夠合理,導(dǎo)致教學(xué)理論與實踐脫節(jié)的現(xiàn)象較為普遍。很多教師往往只負(fù)責(zé)理論知識的講授,不負(fù)責(zé)實驗課程的教學(xué)。這種理論教學(xué)與實驗教學(xué)的不連貫,不僅容易讓學(xué)生產(chǎn)生困惑,更會影響課程的教學(xué)效果。
(3)成績考核方式不夠合理。課外作業(yè)是對課堂教學(xué)內(nèi)容的有效補(bǔ)充與強(qiáng)化,但部分學(xué)生通過網(wǎng)上搜取習(xí)題答案或其他“捷徑”蒙混過關(guān),非但起不到訓(xùn)練的作用,而且會助長抄襲之風(fēng)。平時出勤、作業(yè)情況和考試成績作為主要甚至全部的考核內(nèi)容不能準(zhǔn)確反映學(xué)生對知識掌握的真實程度。
2教學(xué)內(nèi)容改革
2.1減少重復(fù),調(diào)整篇幅
減少不同課程教學(xué)內(nèi)容間的重復(fù),將四大滴定放在一起講,壓縮滴定分析法篇幅。通過協(xié)調(diào)分析化學(xué)課程與其他化學(xué)基礎(chǔ)課程間的關(guān)系,壓縮相同或相近的內(nèi)容,可有效減少學(xué)科間的重復(fù)現(xiàn)象。由于無機(jī)化學(xué)教學(xué)中已對溶液四大平衡進(jìn)行了介紹,分析化學(xué)課堂教學(xué)中可精講滴定分析內(nèi)容,將四大滴定放在一起講授,既能保證內(nèi)容的系統(tǒng)性,又具有對比性,更便于學(xué)生對知識的掌握。
2.2增加樣品采集與預(yù)處理等方面的內(nèi)容
教學(xué)中通過各種實例詳細(xì)深刻地介紹各類型樣品的采集與預(yù)處理,如污水中化學(xué)需氧量、重金屬離子等的測定,鐵礦石中全鐵含量的測定,室內(nèi)空氣中甲醛含量的測定,化妝品中汞含量的測定等。這些實例不僅能讓學(xué)生快速熟悉分析測定前樣品采集與預(yù)處理方面的各項操作步驟,把抽象的內(nèi)容變得形象具體,而且由于貼近生活,更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情[3]。
2.3增加儀器分析教學(xué)課時,引入儀器分析新方法
在儀器分析課程教學(xué)中,不僅要精講常用儀器分析方法及相應(yīng)分析儀器的構(gòu)造,還應(yīng)增加更多新興、熱門的儀器分析方法、分析技術(shù)和前沿性的發(fā)展現(xiàn)狀,讓學(xué)生感受到現(xiàn)代分析儀器帶來的高靈敏度、高精密度、高穩(wěn)定性以及自動化與智能化等,并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)[5]。
2.4增加“質(zhì)量管理與控制”方面的內(nèi)容,進(jìn)一步強(qiáng)化“量”的概念
“質(zhì)量管理與控制”充分體現(xiàn)了分析化學(xué)“量”的特色,通過加強(qiáng)這部分內(nèi)容的教學(xué),使學(xué)生樹立起準(zhǔn)確的“量”的概念、嚴(yán)密的思維方式及科學(xué)的專業(yè)理念[6]。質(zhì)量是使測試得到的數(shù)據(jù)滿足所要求的精密度與準(zhǔn)確度,是進(jìn)行準(zhǔn)確分析的基礎(chǔ)。質(zhì)量得不到保證,就無法獲得準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù),更談不上從得到的數(shù)據(jù)中分析出科學(xué)的實驗結(jié)論。因此,深入理解質(zhì)量的作用對于做好分析測試工作是十分必要且至關(guān)重要的。在課堂教學(xué)中,適當(dāng)引入國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及實際案例,不僅能豐富分析化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容,擴(kuò)充學(xué)生的知識面,而且有助于學(xué)生進(jìn)一步理解質(zhì)量保證與質(zhì)量控制的重要性,以及其科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng)與求真務(wù)實的工作態(tài)度的培養(yǎng)。此外,我們還應(yīng)結(jié)合分析化學(xué)學(xué)科發(fā)展的趨勢,引入一些新理論、新方法和新技術(shù),使教學(xué)內(nèi)容跟上時展的步伐,并鼓勵學(xué)生關(guān)注社會熱點問題。根據(jù)就業(yè)形勢和用人單位的要求,及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與方案,使學(xué)生能運(yùn)用所學(xué)知識解決生產(chǎn)、生活中的一些實際問題,培養(yǎng)適應(yīng)社會需要的人才。
3教學(xué)方法改革
3.1以“講”促“學(xué)”,建立新型課堂教學(xué)模式
在課堂教學(xué)中,教師可以一種更為靈活的方式增強(qiáng)師生互動,在提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識與能力的同時,把自己從繁重的教學(xué)任務(wù)中解放出來。根據(jù)師范教育的特點及學(xué)生畢業(yè)后的主要就業(yè)取向,合理安排學(xué)生展示自我的舞臺。教師在集中精力講授分析化學(xué)課程重難點后,可組織擬從事教育事業(yè)的學(xué)生制作PPT,講授其他需要了解或熟悉的內(nèi)容,并給與必要的指導(dǎo)。這樣不僅能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,也有助于提高其資料查閱、論文寫作、語言表達(dá)、團(tuán)隊協(xié)作等方面的能力。而對于有意從事分析化學(xué)相關(guān)行業(yè)及繼續(xù)深造的學(xué)生,可就分析化學(xué)相關(guān)的熱門話題或前沿問題,讓學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)、圖書館及電子數(shù)據(jù)庫查閱資料,制作專題幻燈片并進(jìn)行展示,為其將來的學(xué)習(xí)與工作打好基礎(chǔ)。同時,教師可適當(dāng)把自己的科研工作和教學(xué)工作相結(jié)合,將生活中的熱點現(xiàn)象與教學(xué)工作相結(jié)合,增強(qiáng)分析化學(xué)的應(yīng)用性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;將有科研潛力的學(xué)生引入到自己的科研實踐活動中,做到教學(xué)相長,培養(yǎng)優(yōu)秀科研人才[7]。
3.2善用多媒體,增強(qiáng)課堂教學(xué)效果
教師要善于發(fā)揮多媒體技術(shù)的優(yōu)勢,與傳統(tǒng)教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合,爭取教學(xué)資源利用與教學(xué)效果的最優(yōu)化。多媒體教學(xué)能夠增加課堂教學(xué)的直觀性,通過PPT、視頻資料及Flas等多角度呈現(xiàn)教學(xué)要點,使抽象的理論知識變得鮮活、生動起來,不僅能降低學(xué)生對知識的理解難度,也能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索能力。在化學(xué)分析部分,教師可通過板書的方式對多媒體展示的內(nèi)容進(jìn)行歸納與總結(jié),描述重要公式的推導(dǎo)過程,有助于加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解。在儀器分析部分,多媒體技術(shù)能形象生動地體現(xiàn)大型儀器的組成、基本結(jié)構(gòu)及操作說明等,通過實物照片展示、Flas演示及操作步驟視頻演示等,使學(xué)生深入理解大型儀器的基本構(gòu)造、工作原理及操作程序。同時,教師應(yīng)用多謀體教學(xué)時要善于穿插動畫、恰當(dāng)剪輯,這樣既可以設(shè)置懸念引導(dǎo)學(xué)生思考和分析問題,也有助于活躍課堂氣氛,提高課堂教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)效率[8]。
3.3注重課程訓(xùn)練,強(qiáng)化知識體系
大學(xué)教育相較于中學(xué)教育更強(qiáng)調(diào)學(xué)生自身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),而后者則側(cè)重于知識的傳授,這也導(dǎo)致大學(xué)生對所學(xué)知識掌握得不扎實、不牢固。分析化學(xué)作為大學(xué)化學(xué)本科專業(yè)低年級學(xué)生的必修課,對其后續(xù)課程的學(xué)習(xí)起到重要的橋梁和過渡作用,通過一系列強(qiáng)化訓(xùn)練可加深對重要知識的理解和應(yīng)用。教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特點和學(xué)科要求,有針對性地精選習(xí)題讓學(xué)生在課堂末或下次課前短時間內(nèi)完成.這樣能促進(jìn)學(xué)生自覺加強(qiáng)課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí),對于知識的掌握起到事半功倍的效果。
3.4改進(jìn)課堂教學(xué)考核方式,全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)
課堂教學(xué)效果的評價,不僅要考查學(xué)生對所學(xué)知識掌握的真實程度,更重要的是全面評價學(xué)生靈活運(yùn)用知識的能力、實際分析和解決問題的能力、創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)。成績評定方式不僅直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,對學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度與方法的選擇也起著重要的導(dǎo)向作用[9]。針對老式成績評定方式中存在的種種弊端,新的成績評定方式不僅應(yīng)加強(qiáng)對平時環(huán)節(jié)的考核,考核形式也應(yīng)多樣化。提高平時成績在總成績中的比重,并通過考勤、作業(yè)、課堂提問、課堂隨機(jī)測試、PPT展示等進(jìn)行考核;適當(dāng)降低期末考試成績在總成績中的比重,增加期中考試環(huán)節(jié)等。
4結(jié)語
一直以來,我校分析化學(xué)理論課程考核以閉卷為主,通過卷面成績評估學(xué)生對課程的掌握程度以及教師的教學(xué)質(zhì)量。這種考試成績評價規(guī)范公平、尺度相對統(tǒng)一;操作簡便、易于管理和實施、成本較低,教師工作量不會因此增加太多,同時有助于督促學(xué)生掌握基本概念、理論、公式,為將來的應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。但單純的閉卷考試缺乏差異性,較難科學(xué)合理地評價學(xué)生對學(xué)科的掌握程度;考題具有一定的局限性,難以較為全面地考查出學(xué)生對該課程掌握的廣度和深度;評價效果相對單一,因而對學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)作出綜合評價有失偏頗。圍繞我校培養(yǎng)應(yīng)用型高素質(zhì)人才的目標(biāo),2010年藥科學(xué)院開創(chuàng)性地設(shè)立了藥學(xué)專業(yè)創(chuàng)新實驗班,重點結(jié)合學(xué)校辦學(xué)實際和學(xué)科專業(yè)特色形成“強(qiáng)化基礎(chǔ),加強(qiáng)實驗,因材施教,重視創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)模式。通過對第一屆(2010級)藥學(xué)創(chuàng)新實驗班(以下稱為本班)的調(diào)查,本班教學(xué)目前僅實現(xiàn)了小班單獨(dú)授課,但是在課程考核和評價體系方面尚未見改革與創(chuàng)新。
2分析化學(xué)課程考核改革的具體方案
根據(jù)國內(nèi)外知名學(xué)者的教學(xué)經(jīng)驗,針對藥學(xué)實驗班的分析化學(xué)考試目標(biāo)一般設(shè)定為:(1)記憶、理解基本概念、原理、公式、術(shù)語與實驗基本操作技能;(2)正確進(jìn)行相關(guān)的計算;(3)聯(lián)系已學(xué)知識解釋分析化學(xué)的特定操作和相關(guān)應(yīng)用;(4)運(yùn)用所學(xué)原理與概念描述、解釋或者說明現(xiàn)象和結(jié)果,清晰、有邏輯地表達(dá)思想,正確使用專有名詞;(5)將所學(xué)的概念與原理運(yùn)用于新問題情境中;(6)正確使用相關(guān)圖表所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息;(7)設(shè)計實驗、制定實驗計劃、選擇適當(dāng)?shù)膶嶒灱夹g(shù);(8)處理、解釋、評估實驗,以恰當(dāng)?shù)男问剑ㄎ淖?、表格、圖形)展現(xiàn),用恰當(dāng)?shù)膶I(yè)詞匯清晰、有條理地交流?;谏鲜瞿繕?biāo),就要求不僅對學(xué)生的基本概念、原理、公式的記憶進(jìn)行考核,而且應(yīng)凸顯對學(xué)生的邏輯思維能力、分析能力和創(chuàng)造能力的評估。單純的閉卷考試無疑利于實現(xiàn)考試目標(biāo)的(1)~(4),但對其余目標(biāo)頗難企及。故此,創(chuàng)新考核模式極為必要,而在傳統(tǒng)的閉卷考試中整合開卷考試以及靈活互動的口試不失為一條有效、可行的途徑。筆者對本班的分析化學(xué)課程考核按照此思路進(jìn)行了重新設(shè)計并付諸實施,該體系主要由以下部分組成。具體言之,基本概念、原理和公式是掌握分析化學(xué)的基礎(chǔ),也是學(xué)生將來運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行創(chuàng)新的基石,對這部分內(nèi)容的考查用閉卷的形式最為合適,而若采用開卷的形式,可能使學(xué)生忽視對這部分內(nèi)容的掌握和記憶。本次化學(xué)分析部分閉卷組成為單項選擇題10分,填空題10分,計算題30分,問答題10分。試卷由出題小組依照教學(xué)大綱擬定,避免過多強(qiáng)調(diào)死記硬背,同時也兼顧授課的內(nèi)容防止應(yīng)該考的沒有考到而誤導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。此部分試題主要考查大綱要求掌握或熟悉的教學(xué)要點,記憶方面的內(nèi)容約30分,一般應(yīng)用的內(nèi)容約30分??疾閼?yīng)用的內(nèi)容主要是學(xué)生對記憶的知識進(jìn)行總結(jié),上升到一定理論水平再指導(dǎo)解題,可實現(xiàn)考試目標(biāo)的(1)~(4)。
開卷考試的題目面廣量大,覆蓋盡可能多的教學(xué)內(nèi)容,檢查學(xué)生能否正確運(yùn)用參考材料,以及對多個章節(jié)涉及的基本概念全面理解和貫通運(yùn)用,促進(jìn)學(xué)生積極主動歸納、演繹所學(xué)知識,利于今后的自學(xué)。本次化學(xué)分析部分開卷組成為綜合題1題5問20分,設(shè)計題1題5問20分。出題小組在B卷開卷采用了《間接碘量法測定銅合金中的銅含量》這個實驗作為綜合題,系統(tǒng)描述了實驗過程,要求學(xué)生參考所帶資料回答以下問題:結(jié)合實驗條件解釋Cu2+可以氧化I-的理由;解釋調(diào)節(jié)溶液pH在3.5左右以及加入NH4HF2的原因;解釋指示劑為何臨近終點加入以及加入KSCN的作用(此問有提示,從沉淀溶解度考慮);給出Cu含量的計算式;最后提出本滴定終點變色較難觀察(懸濁液),要求學(xué)生考試后查閱文獻(xiàn),看有無此類測定使得終點敏銳的改進(jìn)方法。由此可見,該綜合題可實現(xiàn)考試目標(biāo)的(2)~(6),內(nèi)容涵蓋滴定分析概論、配位滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定等相關(guān)內(nèi)容,學(xué)生必須對教材和理論課內(nèi)容熟練掌握方能進(jìn)行解答。設(shè)計題為蛋殼中Ca、Mg離子的配位滴定設(shè)計,要求學(xué)生按照方法原理、儀器試劑、實驗步驟、計算公式、結(jié)果表格等幾部分完成,實現(xiàn)考試目標(biāo)的(5)~(8)。設(shè)計題最后一問要求學(xué)生考試后查閱文獻(xiàn),看是否可以設(shè)計其他化學(xué)分析方法測定其中的Ca。開卷考試中的綜合題、設(shè)計題最后一問旨在培養(yǎng)學(xué)生搜集整理資料進(jìn)行自學(xué)的能力??己藭r閉卷開卷題目同時下發(fā),總時間控制為2小時,學(xué)生只有上交閉卷的試題和答題紙后方可取回自帶的參考資料再進(jìn)行開卷部分的答題,這樣不再限定某種類型考試時間,增加學(xué)生掌控時間的自由程度;不再限定參考資料,隨便帶什么書都可以,但是限定只能帶一本,增加學(xué)生掌控教材或者參考書目的自由程度。由此學(xué)生所看的書目得以擴(kuò)展,理論授課時將更多的精力放到“重要知識點”的講解和討論上,學(xué)生也不會出現(xiàn)我學(xué)的人民衛(wèi)生出版社《分析化學(xué)》就不看科學(xué)出版社《分析化學(xué)》的情況,本班學(xué)生一般都有不同出版社的分析化學(xué)對照參考,而且通過讀書筆記能比較教材各自的特點。在口試方面,本學(xué)期采用了自行擬題/答辯的形式。學(xué)生學(xué)習(xí)貫穿于課程教學(xué)過程中,但學(xué)生看書自學(xué)容易迷失重點,同時不理解教學(xué)大綱在教學(xué)活動中的重要指導(dǎo)作用。為解決這個問題,將本班學(xué)生分為五組,每組指定一個章節(jié),要求該章節(jié)結(jié)束后本組學(xué)生按照教學(xué)大綱的掌握、熟悉、了解三個層次合作擬出選擇題、填空題、計算題、問答題,并給出正確答案。學(xué)期結(jié)束前,制作PPT介紹所擬題目,并明確考點,分析化學(xué)課程組三位老師現(xiàn)場評判,根據(jù)所擬題目的質(zhì)量、與大綱的契合程度、PPT講解者的表達(dá)和回答問題的準(zhǔn)確程度,對該組學(xué)生評分,該評分占平時成績的70%。這個環(huán)節(jié)的引入,一方面提升學(xué)生的專業(yè)問題意識,利于教師掌握學(xué)生學(xué)習(xí)的個體差異;另一方面也適當(dāng)培養(yǎng)了他們的交流、表達(dá)能力,并促進(jìn)其團(tuán)隊合作精神。
3分析化學(xué)課程考核改革的效能估測